❖まえがき

建築は環境のアブソーバーだ

そしてサステナビリティ私達の多くは都市に住んでいる。
「いや、私は田舎に住んで計画原論は、いつからか「建築環境工学」と名前を変えた。

いる」という場合でも、住んでいる家は誰かがつくったものだ

そして、人間が居心地良く過ごすためにどんどんエネルギーろう。このように、私達は「自然環境」に生息しているのではをつぎ込んでもいいと考える時代も過ぎ去った。現代では、なく「人工環境」で生活している。

人間にとっての快適性と環境問題は、同時に考慮すべき課題

どうして環境をつくり替えるのかと言えば、自然環境はそとなっている。

のままではぶれが大きいからだ。太陽に焼かれる夏もあれば、この課題は、「光環境」「音環境」「熱環境・空気環境」のデザみぞれ交じりの冬もある。まぶしい日中もあれば、自分の手インについて論じた１章〜３章にも見え隠れするだろうが、さえ確認できない闇もある。1 日を戸外で過ごしたい穏やかな４章には「環境のサステナビリティ」と題した章を用意した。

日もあれば、台風が荒れ狂う日もある。建物の中に居ればそ

これは、地球環境問題についての知識が、建築・都市を考えれが和らぐ。

ていく上で不可欠になっているという著者らの認識による。

そう、建築は環境のアブソーバー（緩衝装置）なのだ。

建築を単体として眺めるだけでなく、地域・地球といったマクロなものの見方とリンクして捉えてもらえるとうれしい。

昔は、計画原論と呼ばれていた住みやすい家を考えてみると、このような調節機能が重要基本から環境の現実まで理解したいな役割を果たしていることがわかる。立派な応接セットがあっ建築環境工学では科学的であることを重視する。だから、ても雨漏りしては台無しだ。ステレオセットで音楽を楽しむ

建築環境工学のテキストには数式がたくさん並んでいることのも、通りを走る車の騒音が絶え間なく入り込んでくるのでが多い。しかし、数式が得意な人はいいが、そうでない人はは難しい。いや、もう少しポジティブに考えてみようか。照その意味をきちんと理解できていないと感じてしまうかもし明を工夫すれば、窓から差し込んでくる光より料理をおいしれない。また、それが実際の設計にどのように応用されるのく見せることができるかもしれない。

か見えてこないかもしれない。動作に必要な寸法とか、団らんに向いた間取りとか、窓かこの本は「理解」に重点を置いている。環境デザインの方向らの庭の見せ方とか、建築家はさまざまなことを考える訳だ

性に沿って解説するという構成を一部取り入れたのも、そのが、光、音、熱、空気といった物理的環境について考えることも、ためである。建築環境デザインのあらすじをつかむことからそれに負けず劣らず重要だ。そこで、それに「計画原論」とい始め、幹となるその流れと枝葉となる知識との関連をイメーう名前を付けた。原論というのは基本となる考え方のことだ

ジすることが理解には大事だと考えたのである。例題を用いから、とても大事なものと考えた訳だ。

て感覚を掴んでもらい、コラムでは身近な建築環境の話題に触れる。建築に組み込まれている設備の解説も取り入れてみようと思う。巻末には演習問題も用意した。
身の回りの建築環境を見渡したとき、なぜそこがそうなっているのか、その原理から具体的なデザインまでを理解できたなら、この本の目的が達せられたことになると思う。

1章

光環境のデザイン写真は、住宅の居間を模した実大の実験室である。この実験室でさまざまな照明状態をつくり印象評価させたところ、印象の主要な軸が 3 つ抽出された。１つ目は「明るいー暗い」の軸、２つ目が「すっきりしたーごちゃごちゃした」の軸、３つ目が「居心地の良いー悪い」の軸である。これらはそれぞれ、「明るさ（机上面照度）」「光の分布」「光色」と大きな関連を持っていた。
この章では、これら 3 つの軸の制御を中心に光環境の整備について述べていこうと思う。まずは、「明るさの単位（測光量）」にいしづえついて学び、議論の礎を身に付けることにしよう。

＊ Challenge と図表タイトルに「＃」が付いている部分には、対応する Excel シートが存在する。著者ホームページよりダウンロードできるので、活用して欲しい（「基礎からわかる建築環境工学 ファイル」で検索のこと）。

1目が感じる光

74

物体色照明の色部屋の色

波長ごとの光の反射率で表される

0400

波長ではなく、図 34 で表されるような、物体表面で反射した光は、どの波長の長（nm）

600500波 長（nm）

0400700

0400100600

波長（nm）

緑長（nm）

700

100

0400700

500600波

白黄（緑＋赤）100500

反射率

まんべんなく光が吸収されれば黒っぽく波

0400700

反射率れる。まんべんなく反射すれば白っぽく、600

赤、ピンク、赤茶る。長波長の成分が多ければ赤っぽく、短波長の成分が多ければ青っぽく感じら

500

反射率

成分が多いかによって見える色が変化す

反射率

私たちの眼に届く光のほとんどは単一なだらかな分布を持った光である。

反射率て変化すると説明した。しかし、実際に100

100100反射率

8 頁において、見える色が波長によっ600

波長（nm）

青0400700500

黒500600

波長（nm）700

図 34―物体色の分光反射率赤、ピンク、赤茶は、みな赤系統の色である。

れる。もちろん 580nm 付近は黄に感じられる

長波長領域だけでなく全体的にも反射するならのだが、そこだけでは反射率が小さくなるので白っぽくなるのでピンク、長波長領域をあまり暗い黄に感じられてしまう。緑と赤を混ぜ合わ反射しないなら赤茶になる。白は可視光線全体せた黄は、多くの光を反射するので明るく鮮やをまんべんなく反射し、黒は全体に反射しない。

かである。

緑は中波長域、青は短波長域を主に反射する。

なお、青と黄が補色と言われるのは、それらを組さて、黄は中・長波長域を反射する時に感じらみ合わせると白の分光分布となるためである。

波長ごとの光の強さを表したものを分な光色を生み出せる可能性がある。しか景の色を直感的にイメージすることは難光分布という。図 35 は、代表的な光源し、分光分布からその色を推測することしいのである。

の分光分布を示したものである。自然光は簡単ではない。また、照らし出されたそこで、照明光の色みを表現する指標

や燃焼系の光源の場合には分光分布の山物体の色は、同じ色に見える光で照らしとして色温度、照明された風景の色みをそれだけでも影響を及ぼしていると言えはなだらかであるが、蛍光ランプのよた場合でも、その分光分布が異なれば異基準光とのずれとして表現する演色評価

るが、光色が変化すれば、照らし出されうにルミネッセンス（luminescence= 冷光：なる色として知覚されることがある。分数という指標が用いられるようになっる空間や物体の色も変化して見える。こ

放熱を伴わない発光）を利用した光源の光分布から照明光色や照らし出された光た。

感じられる。
ぶんこうはんしゃりつ

物体色は可視光線の分光反射率（波長ごとの反射率）で規定され、昼光のような可視光線をまんべんなく含んだ光で照らした時の物体の色の見えに対応する。光源の分光分布私達の目が捉えているのは、照明の光が物体に当たって反射・透過した光だ。
したがって、室内の見え方は、照明光色によって変化する。インテリアのカラーデザインは、壁や家具の色を決めただけでは完結しないということになる。

照らす色、照らされる色見える色は照明で変化する光源の色がオレンジがかっているのか、それとも白いのか、青みがかっているのか。本章の中扉で紹介した実験に基づけば、それは部屋のくつろぎや居心地

こでは、照明光と物体色の関係、物体色といった感覚と関連するだろう。光色はのデザインについても解説する。場合には輝線スペクトルが現れる。

明〉〈照太陽の直射光

ろうそくの炎ければ赤っぽい照明となり、照らし出される風景もその色に染まる。

光

光

＞
明照

＜知覚色

北の青空光

分が多ければ青っぽく、長波長成分が多400500

一方、輝線スペクトルが存在する場合

光〈受光〉物体色

南の青空光

なだらかな分光分布の場合、短波長成光源

光源＜受光＞物体色

いろおんどきせん

蛍光ランプ（昼白色）で照明したカラーチャート光

波長ごとの光の強さ

600

700400白熱ランプ

500600700400

白色蛍光ランプ

500600700400

高演色型白色ランプ

500600700

蛍光水銀ランプ

は簡単ではない。光の三原色と呼ばれる知覚色

Ｒ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）３つの光源があれば、その混合によってほとんどの色

図 33―光源の違いが物体の色の見えを変化させる目に見える色は、物体がまったく変化しなくとも、照明光の分光分布が変化すれば変わる可能性がある。

30

1章

光環境のデザイン

蛍光ランプ（電球色）で照明したカラーチャートをつくれることが知られている。つまり、

400

輝線スペクトルが３本あれば、さまざま

図 35―自然光と人工光の分光分布 （竹内義雄『ライティングデザイン』産調出版、1999）

500

600

700

400500600

700

400500600

700

400

4500600700照明の色 ･ 部屋の色31

1１秒間に発生する波の個数：f音の響きのデザイン

速度 [m/s]cfλ=

１秒間に音が進む距離：c波長：λ空気圧＋波長 [m]

大気圧

距離－

周波数 [Hz]

波長、周波数、音速の関係1Hz は、１秒間に１サイクルの波を表す。
音が１秒間に 340m 進むとすると、20Hz の時の波長は 17m、1,000Hz の時は 34cm、20,000Hz

密

疎

密

疎

密疎密の時は 17mm となる。

疎

図 1―音波（純音）音は疎密波である。波の高い部分は大気圧が高り空気の密度が低いことを表している。この図はいこと、つまり空気の密度が高いことを表す。

4Hz を表しており、音が秒速 340m/s で進んでい一方、波の低い部分は大気圧が低いこと、つまるとすれば、波長λは85mということになる。

【関連用語】

Column

音階楽器の響き──音の混ざり具合

低いドと高いドというように、１オクターブごとに同バイオリンやピアノは、弦を擦ったじ音名の音が現れる。それは、周波数でみるとちょうり叩いたりして振動させ音をつくる。ど元の２倍になっている。

それを共鳴させる箱で反射させて、さたとえば、３オクターブ上がると、周波数は 23=8 倍にまざまな音色をつくり出す。

なる。楽器の音（楽音）には、倍音と呼ばれる基音の整数倍（＝２倍、４倍…）の周

音速波数の音が含まれる。このような構成

空気中の音の伝搬速度（音速：c）は、圧力と気温で変わの音では、一番低い周波数の音（基音）るが、気温θ［℃］、大気圧での音速は下式で表される。

の周波数で音程が定まる。
大太鼓の音も、膜の振動が空気を動かした結果として生じている。

（１）ンカーブ）をした単対応する。

音波（sound wave）という言葉がある。

期が長い。周期が短ければ高い音、長けそれは音が波であることを表している。

れば低い音に聞こえる。単位時間あたり

ただし、私達が耳にする音の大半は、太鼓をドンと鳴らす。そうすると太鼓の 周波数 は ヘルツ（Hz）で表されるが、図 1 のようなきれいなサインカーブを描に張られた革が振動する。その振動が周人 は 20Hz か ら 20,000Hz ほ ど の 音 を 聞

かない。いくつかの波が混じり合った複囲の空気に伝わり、空気に疎密が生じる。

き取ることができる。これが 可聴域 で雑な波形をしていることの方が多いのでそれが音波となり、だんだん減衰しながある。それより大きな周波数のものは超ある。その混じり具合によって音色が変ら伝搬していく。そして音波が耳の鼓膜音波、短い周波数のものは超低周波音と化する。

を振動させる。その振動を捉えたものが呼ばれ、聞き取ることはできない。
さて、太鼓は強く打てば大きく揺れ、音の大きさ、音の高さ、音色 を音の3 要素という。

（２）

（３）

速さ、ただし空気粒子の速度を表すのに用いられる。
音は疎密波であるから（太鼓の革周辺の空気をイメージしてもらうといいと思うが…）、ある点の近くで行きつ戻りつしている。音圧のサインカーブはそれを表してい音叉を叩いた音は純る。そのスピードはサインカーブの山や谷で遅く、その音に近い。

中間で最速となることが図 1 から読み取れるだろう。
雑音雑音は、非周期的で同じ波形が繰り返されず、無数の（４）周波数成分が混じっている音である。
とくに全周波数帯域で平均的にエネルギーが出ているものをホワイトノイズといい、テレビやラジオの放送音（正弦波）の合成終了後の砂嵐のような音である。音響測定時などに用（２）、（３）の波形は、（１）の波の２倍、４倍の周波数を持つ波を表していられる。一方、パワーが周波数に反比例し、ホワイ弱く打てば小さく揺れるが、その違いはいる。これら３つの波を重ね合わせると（４）の波が生まれる。

が短く、大太鼓はゆっくり震えるので周波の振幅に現れる。それが音の大きさにバイオリンの音は、このような鋸形の波形を示す。

音環境のデザイン

一の周波数の音を純音という。

小太鼓は細かく震えるので疎密の周期

2章

音の伝搬速度を c で表すが、もう 1 つ、v という記号も左のようなきれいな波形（正弦波＝サイ音の 3 要素

52

15℃では約 340m/s の速さで進むことになる。
粒子速度音は波である音として感じられる。

ｃ≒ 331.1 ＋ 0.61 θ［m/s］

基音以外の周波数成分を上音と呼ぶ。

トノイズが低音域ほど強くなったような特性を示すものをピンクノイズといい、音響調整時に用いられる。

1

音の響きのデザイン

53

1 章 光環境のデザイン1-1目が感じる光

1.

▢

好ましいモデリングとなる。

（5） 光束が同じなら、点光源である白熱電球より線光源である蛍光ランプの方がグレアを生じやすい。

次の問いに○・×で答えよ。

（6） 光幕反射や反射映像は、背景輝度が低いほど気になりやすい。

▢（1） 可視光線は電磁波である。

（7） 鏡とベニヤ板と障子紙でもっとも拡散度が低いのは鏡である。

▢▢▢（2） 和室の天井から釣ってある照明の豆球が点いている。そのあたりは薄明▢▢▢▢視と考えてよい。
2（3） 12cd/m の光を捉えているのは錐体である。
（4） 曇りの日の空は 1,000cd/m2 程度の明るさである。
（5） 壁面で反射される光の量は、壁面の照度と関連している。

2.

2.

次の（

（3） 教室の窓際が 1,800lx、中央が 900lx、廊下側が 300lx であった。この３▢）線、1,000nm の電磁波は（約（つのデータから均斉度を算出すると（（4） 天井面が反射率 80％、壁が 70％、床が 30％であるとき、机上面から天指数が（1/4、1/2、1、2、4）だから、（）lm/W の感度と1-3不均一な照明の設計へ

1.

）割程度の感度となるので、ほぼ（）lm/W の感度という（2） 一般に、下面にボウルが付いた照明と上面にシェードが付いた照明では、シェードの方が机上面照度が高い。

（3） 照明器具から発せられるすべての光の量を表すのであれば、（）をるく照らす。

（4） 机上面に置いた紙を等距離から同じ照明器具を用いて照らした場合、上方から照らすより斜め方向から照らす方が（明るくなる・暗くなる）。机（4） コーニス照明はコーブ照明より天井面が明るくなる。）％になる。

次の問いに○・×で答えよ。
るのは理にかなっている。

次の（）内に適切な答えを入れよ。もしくは選択せよ。

（1） 常時人工補助照明を（（1） 天井に１ｍ間隔で照明が並んでいる。このとき、光束法で照度を算出す（2） 子供室より居間の方が推奨照度が高い。

▢▢）と呼ぶ。片廊下型の教室では（窓側・廊下側）の照度を上げることで、最低照度と平均照度の比（＝）を改善する効果がある。
（2） 美術品を保護するガラスに光源が映り込まないようにするためには、光（3） 一般に、教室中央のベクトル照度は、片側だけに全面窓がある場合より、源をできるだけ絵の（上方、正面）に置いた方がいい。鑑賞者の姿を映り▢込まないようにするためには、絵を（明るく・暗く）照らし、鑑賞者側を（明両側全面に窓がある場合の方が小さい。

（4） 一般に、正面から強い光を当てた方が、斜め上方から光を当てるより、演習問題

▢いる。

2.

166

▢
▢

（5） シーリングライトよりダウンライトの方がアンビエントライトに向いて上面の法線方向（＝面に垂直に上方向）から 60°傾いた位置からの照明の

1.

▢（3） 一般に、ダウンライトとブラケットでは、ブラケットの方が天井面を明単位とするのが適切である。

1-2均一な照明環境を目指して▢方がテーブルの影が濃くなる。

ことになる。

場合、明るさは法線方向の（次の問いに○・×で答えよ。

（1） テーブルの机上面照度が同じであれば、光天井よりシーリングライトのいうことになる。暗所視時、580nm ではその最大比視感度と比較し、（）となる。）線と）nm と比較すると、500nm では）割の感度しかない。つまり、ほぼ（）となる。

井面までの高さが 2m、部屋の縦が 4m、横が 4m の部屋の照明率は、室呼ばれる。
（2） 明所視の場合、最大比視感度の（）mm の高さで計測する。

（2） 机上面照度は、机の上で計測した（鉛直面照度、水平面照度）である。

）内に適切な答えを入れよ。もしくは選択せよ。

（1） 200nm の電磁波は（）内に適切な答えを入れよ。もしくは選択せよ。

（1） 一般に机上面照度は、床から（（6） 天井からつるした照明で机の上の紙を照らす。紙が白くても黒くても照度は変わらないが、輝度は変化する。

次の（るく・暗く）照らす。

167